Регулятор сварочного тока Советский патент 1981 года по МПК B23K9/10 

I

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к устройствам регулирования тока при дуговой сварке постоянным или переменным током повышенной частоты.

Известно, что при дуговой сварке неплавящимся электродом внешняя вольт-амперная характеристика источника питания должна быть крутопадающей. Необходимая крутизна внешней характеристики источника питания может быть получена с помощью различных технических решений. Наиболее простыми решениями этого вопроса являются включение в сварочную цепь постоянного тока регулируемых балластных сопротивлений а в цепь переменного тока - дросселей переменной индуктивности. По такому принципу сконструированы многие источники питания, например, выпускаемые промышленностью трансформаторы типа СТЭ с отдельным дросселем РСТЭ и трансформаторы типа ТСД со встроенным дросселем; сварочные выпрямители типа ВКСМ и ВДМ с балластными реостатами РБ. Общим и наиболее существенным недостатком такого рода регуляторов является то, что на них теряется почти столько же энергии, сколько

расходуется непосредственно на саму сварку, т. е. КПД системы «Источник питания- регулятор не превыщает 50%.

Указанный недостаток устраняется в регуляторах, в которых формирование необходимой внешней характеристики создается за счет применения тиристоров с регулируемым углом открытия.

Известен регулятор сварочного тока, состоящий из коммутирующих тиристоров , дросселей, конденсаторов и схемы управления. Регулятор подключен на выходе источника постоянного тока с жесткой внешней характеристикой 1.

Однако, этот регулятор также обладает рядом существенных недостатков, а именно:

во-первых, регулятор не обеспечивает

5 надежного формирования крутопадающей характеристики. Этот недостаток связан с тем, что выключение (гащение) рабочего тиристора регулятора происходит при включении гасящего тиристора импульсом схемы 0 управления. В случае же исчезновения по какой-либо причине управляющих импульсов, рабочий тиристор будет находиться постоянно в открытом состоянии, т. е. регулятор не сможет формировать падающую характеристику. При этом дуга окажется подключенной через открытый тиристор регулятора непосредственно к выходу выпрямителя с жесткой внешней характеристикой, что приведет к резкому возрастанию тока в сварочной цепи и недопустимому нарушению режима сварки (прожогу изделия). Кроме того, этот режим может привести к выходу из строя тиристоров регулятора, т. е. он является аварийным;

во-вторых, выпрямитель, на выходе которого включен регулятор, потребляет из сети несинусоидальный ток, что отрицательно сказывается на качестве энергии и на работе других потребителей;

в-третьих, коэффициент мошности (cos cf) регулятора мал (не более 0,6);

в-четвертЫх, велики габариты и масса регулятора, определяемые индуктивностью его дросселя и емкостью конденсаторов.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены электрически соединенные между собой трансформатор, обратный диодный мост, выпрямитель, дополнительный коммутирующий конденсатор и два диода, при этом коммутирующий и дополнительный коммутирующий конденсаторы включены последовательно между собой и с источником питания, первичная обмотка трансформатора одним своим выводом подключена к общей точке соединения коммутирующих конденсаторов, а другим выводом - к общей точке соединения анода и катода указанных двух диодов, вторичная обмотка трансформатора включена в диагональ обратного диодного моста, подключенного к источнику питания, а указанный выпрямитель включен между общей точкой соединения дросселей и общей точкой соединения коммутирующих конденсаторов.

На чертеже изображена схема предлагаемого регулятора.

Регулятор подключен к зажимам 1 и 2 источника постоянного тока. Регулятор вы. полнен по схеме последовательного инвертора, включающего коммутирующие тиристоры 3 и 4, дроссель 5 с обмотками 6 и 7 и конденсаторы 8 и 9. Параллельно указанному инвертору к зажимам 1 и 2 источника постоянного тока подсоединена рекуперационная система, состоящая из трансформатора 10, первичная обмотка 11 которого соединена с общей точкой соединения коммутирующих конденсаторов 8 и 9 и через обратные диоды 13 и 14 - с зажимами источника питания.

Вторичная обмотка 12 трансформатора 10 включена в диагональ переменного тока обратного диодного моста, выполненного на диодах 15, 16, 17 и 18.

Таким образом, в данном регуляторе осуществляется преобразование постоянного тока в переменный:

Для обеспечения сварки на постоянном токе дополнительно в схему инвертора включен выпрямитель из диодов 19, 20, 21 и 22.

Для проведения сварки на переменном токе повышенной частоты нагрузка 23 может быть подключена непосредственно к средним точкам коммутирующих конденсаторов 8 и 9 и дросселей.

Управление тиристорами 3 и 4 осуществляется схемой 24 управления.

Устройство работает следующим образом.

Тиристоры 3 и 4 осуществляют поочередную перезарядку коммутирующих конденсаторов 8 и 9. Ток перезарядки конденсаторов формируется с помощью обмоток 6 и 7 дросселя 5 и после выпрямления на диоднрм мосте 19, 20, 21 и 22 проходит через нагрузку 23.

Регулирование сварочного тока в предлагаемом регуляторе может быть плавно-ступенчатым за счет изменения величины емкости конденсаторов 8 и 9 (грубо) и путем изменения частоты следования импульсов схемы 24 управления на коммутирующие тиристоры 3 и 4 (плавно).

Надежность работы предлагаемого регулятора достигается за счет выполнения регулятора по схеме последовательного инвертора, поскольку при возникновении неисправностей в схеме 24 управления, например, при исчезновении управляющих импульсов, последовательный инвертор по окончании данного полупериода времени перезарядки емкостей переходит в отключенное состояние, при котором все тиристоры закрываются, т. е. инвертор сам отключается, исключая таким образом аварийный режим, при котором нагрузка 23 оказывается подключенной непосредственно к источнику постоянного тока с жесткой внешней характеристикой.

Стабилизация работы инвертора при широком изменении нагрузки при сварке осуществляется за счет реку пера ционной системы, которая ограничивает величину тока перезарядки и напряжения на коммутирующих конденсаторах 8 и 9 в режиме короткого замыкания и близких к нему режимах. При включении, например тиристора 3 потенциал общей точки соединения конденсаторов 8 и 9 повышается. Из-за наличия в цепи индуктивности (обмотка 6 дросселя) перезарядка заканчивается при уровне потенциала средней точки выше уровня потенциала зажима 1. При этом в режимах, близких к короткому замыканию, превыщение потенциала средней точки будет нарастать, что сопровождается неограниченным ростом тока перезарядки. При наличии трансформатора 10 и диодов 13, 14, 15, 16, 17 и 18 при достижении средней точкой конденсаторов уровня, определяемого коэффициентом трансформации трансформатора 10, открываются диоды 17 и 18, во вторичной об|МОтке 12 (а следовательно и в первичной 11) потечет ток рекуперации. Рост